Forschende unter der Leitung von Prof. Jen DuBois (Montana State University) und Prof. John McGeehan (University of Portsmouth) haben ein Enzym charakterisiert, das die bemerkenswerte Fähigkeit besitzt, Terephthalat (TPA) abzubauen. TPA ist einer der chemischen Bausteine des Kunststoffs Polyethylenterephthalat (PET), mit dem man Einweg-Getränkeflaschen, Kleidung und Teppiche produziert.
Enzyme zerlegen PET
Bereits 2018 entwickelte das internationale Team ein natürliches Enzym, das PET-Kunststoff abbauen kann. Die Enzyme (PETase und MHETase) zerlegen das PET-Polymer in die chemischen Bausteine Ethylenglykol und TPA. Die neue Forschungsarbeit beschreibt die nächsten Schritte, insbesondere für das Management von TPA.
Bisherige Probleme beim Abbau von TPA
„Während Ethylenglykol eine Chemikalie mit vielen Verwendungszwecken ist – es ist zum Beispiel Bestandteil des Frostschutzmittels in Ihrem Auto – hat TPA nicht viele Verwendungszwecke außerhalb von PET, noch ist es etwas, das die meisten Bakterien überhaupt verdauen können,“ so Professor DuBois. Das Team in Portsmouth fand jedoch heraus, dass ein Enzym von PET-verzehrenden Bakterien TPA perfekt erkennt. Die Gruppe an der Montana State University habe dann gezeigt, dass dieses Enzym namens TPADO fast ausschließlich TPA mit erstaunlicher Effizienz abbaut.
Umwandlung von Plastikabfällen in wertvolle Produkte
In den letzten Jahren wurden unglaubliche Fortschritte bei der Entwicklung von Enzymen erzielt, die PET-Kunststoff in seine Bausteine zerlegen. Diese Arbeit geht noch einen Schritt weiter und befasst sich mit dem ersten Enzym in einer Kaskade, das diese Bausteine in einfachere Moleküle zerlegen kann. Bakterien nutzen dann wiederum diese Moleküle, um nachhaltige Chemikalien und Materialien zu erzeugen, die wertvolle Produkte aus Plastikabfällen herstellen. Mit Hilfe leistungsstarker Röntgenstrahlen konnte das Team eine detaillierte 3D-Struktur des TPADO-Enzyms erstellen. Sie zeigt, wie das Enzym diese Reaktion durchführt. Laut Professor McGeehan, Leiter des Zentrums für Enzyminnovation der Montana State University, liefere dies Forschern eine Vorlage für die Entwicklung schnellerer und effizienterer Versionen dieses komplexen Enzyms.
Angesichts von mehr als 400 Millionen Tonnen Plastikmüll, die jedes Jahr produziert werden und von denen der überwiegende Teil auf Mülldeponien landet, hofft man, dass diese Arbeit die Tür zur Verbesserung bakterieller Enzyme wie TPADO öffnet. Dies wird dazu beitragen, die Herausforderung der Plastikverschmutzung zu bewältigen und biologische Systeme zu entwickeln, die Plastikabfälle in wertvolle Produkte umwandeln können.
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